Агроэкологическое обоснование систем применения удобрений в севооборотах на дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почвах
| Вид материала | Автореферат |
СодержаниеБаланс и режим элементов минерального питания в почвах при длительном применении удобрений Валовое содержание Подвижные формы Валовое содержание Подвижные формы |
- Факторы окультуривания песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв и их эколого-агрохимическая, 704.97kb.
- Оптимизация элементов технологии возделывания сортов озимой пшеницы на дерново-подзолистых, 595.44kb.
- Гумусное состояние дерново-подзолистых почв предуралья при различном землепользовании, 1074.47kb.
- Влияние сельскохозяйственных культур, известкования и удобрений на реакцию почвенной, 614.56kb.
- Применяются на ранневесенних полевых работах в хозяйствах различных зон страны и тем, 146.71kb.
- Агроэкологическое обоснование эффективности ландшафтных систем земледелия в центральном, 787.23kb.
- Календарный план применения удобрений Определение потребного количества минеральных, 1367.7kb.
- Экологические аспекты известкования дерново-подзолистых почв северо-запада россии, 791.21kb.
- Методические рекомендации применения удобрений по интенсивной технологии, 226.3kb.
- План размещения удобрений по способу внесения. 15 План внесения органических и минеральных, 547.17kb.
^ Баланс и режим элементов минерального питания в почвах при длительном применении удобрений
Баланс азота и азотный режим почв. Наблюдения за динамикой содержания минерального азота, проведенные с 1990 по 2005 гг., свидетельствуют о неустойчивом азотном режиме легких дерново-подзолистых почв и больших потерях минерального азота, особенно в осенне-зимний период..
В среднем за годы исследований в осенне-зимний и весенний периоды содержание минерального азота в слое почвы 0-60 см снижалось на варианте без удобрений на 12,5 кг/га, навоз 20 т/га – на 18,5 кг/га, навоз 10 т/га + N50P25K60 – на 16,5 кг/га, N100P50K120 – на 34,5 кг/га. Относительные потери минерального азота с внутрипочвенным стоком составили, соответственно, по органической системе удобрений 19 %, органоминеральной – 17 %, минеральной – 35 % от внесенного.
В лизиметрическом опыте определено, что наиболее высокой концентрацией минерального азота характеризуется осенний сток. В среднем за 6 лет исследований потери азота с внутрипочвенным стоком без применения удобрений составили 15,3 кг/га, что совпадает с данными, полученными в длительном стационарном опыте (12,5 кг/га). С увеличением доз внесения органических удобрений более 80 т/га потери азота резко возрастали. При этом доля нитратного азота в общих потерях азота достигала 90-97 %.
При характеристике баланса азота и азотного режима почв важное значение принадлежит оценке размеров симбиотической и несимбиотической азотфиксации. На основе сравнения выноса азота люпином и ячменем в длительном стационарном опыте установлено, что в расчете на 1 т сухой массы люпина фиксируется 28,9 кг атмосферного азота, а коэффициент азотфиксации составляет 68-70 %. В сумме за 7 ротаций севооборота однолетним люпином было фиксировано от 725 до 806 кг/га азота или 105-114 кг/га за ротацию.
Определение размеров несимбиотической фиксации азота на основе балансового метода показало, что в среднем за 1968-2002 годы в севообороте: люпин – озимая пшеница – картофель – ячмень на варианте без азотных удобрений в почву поступало 34,2-38,4 кг/га несимбиотически связанного азота в год. В севообороте без бобовых, размеры несимбиотической азотфиксации азота свободноживущими и ассоциативными микроорганизмами были приблизительно равны выносу азота урожаем культур без удобрений и составляли 22,9 кг/га на кислой почве и 41,0 кг/га на произвесткованной.
Без использования удобрений поступление азота с семенами, атмосферными осадками и симбиотической азотфиксацией люпином компенсировало только 77 % выноса азота с урожаем культур, среднегодовой дефицит азота составил 11,3 кг/га или 315 кг/га за весь период наблюдений. Применение фосфорно-калийных удобрений увеличивало вынос азота урожаем сельскохозяйственных культур на 16 %, в результате чего дефицит азота возрос до 16,4 кг/га в год.
Использование азотных удобрений и навоза способствовало росту урожайности и увеличению выноса азота, при этом баланс его становился положительным. Интенсивность баланса азота при среднегодовой дозе N50 составила: по органической системе удобрений – 139 %, органоминеральной – 128 %, минеральной – 118 %; при дозе N100, соответственно, 202, 176 и 174 %.
Более высокая интенсивность баланса азота по органической системе удобрений, по сравнению с минеральной, обусловлена меньшей эффективностью навоза, чем при внесении эквивалентного количества минеральных удобрений. Коэффициент использования азота навоза составлял 30 % при средней дозе его внесения и 20 % - при высокой, в то время как азота минеральных удобрений, соответственно, 52 и 31 %. При сочетании органических и минеральных удобрений использование азота растениями составило 42 и 31 %.
Установлено, что с увеличением в севообороте доли бобовых культур резко возрастает вынос азота урожаем, однако баланс азота становится менее дефицитным. Положительный баланс азота без удобрений обеспечивается при доведении доли бобовых культур в зернотравяном севообороте до 40 %.
Одним из важных показателей, характеризующих использование азота удобрений в агроценозах, является показатель биологической утилизации (усвоения) азота. Он представляет собой сумму коэффициентов усвоения азота растениями и аккумуляции его в органическом веществе почвы. (Черников В.А. и др., 2000; Милащенко Н.З. и др., 2002).
Исследования показали, что, несмотря на более высокое усвоение растениями азота минеральных удобрений, биологическая утилизация азота при использовании минеральной системы удобрений в 1,3-1,4 раза ниже, чем при применении органической и в 1,2 раза ниже, по сравнению с органоминеральной. При использовании в севообороте 10 т/га навоза в год потери азота составили 12,2 кг/га (24 %), N50P25K60 – 21,4 кг/га (43 %), навоза 5 т/га + N25P12K30 – 15,7 кг/га (31 %). С увеличением доз внесения удобрений в 2 раза потери азота возрастали до 48,3-62,0 кг/га (48-62 %). При ежегодном поступлении с удобрениями 150 кг/га азота, потери его увеличивались до 92,2 кг или до 61 % дозы (табл. 15).
Таблица 15.Биологическая утилизация (усвоение) и потери азота в зернопропашном севообороте при использовании различных систем удобрений (1968-2002 гг.)
| Вариант | Внесено азота, кг/га | Усвоено растениями азота, кг/га | Прирост содержания азота в почве, кг/га | Всего усвоено и прирост, кг/га | Потери азота, кг/га | Коэффициент биол. утилизации (усвоения) азота, % | Отношение усвоенного растениями азота к приросту его содержания в почве | |
| всего | в среднем в год | |||||||
| Навоз 10 т/га | 1400 | 421 | 638 | 1029 | 341 | 12,2 | 76 | 0,7 |
| Навоз 5 т/га + N25P12K30 | 1400 | 585 | 375 | 960 | 440 | 15,7 | 69 | 1,6 |
| N50P25K60 | 1400 | 733 | 67 | 800 | 600 | 21,4 | 57 | 11,0 |
| Навоз 20 т/га | 2800 | 562 | 885 | 1447 | 1353 | 48,3 | 52 | 0,6 |
| Навоз 10 т/га + N50P25K60 | 2800 | 856 | 365 | 1221 | 1579 | 56,4 | 44 | 2,3 |
| N100P50K120 | 2800 | 870 | 195 | 1065 | 1735 | 62,0 | 38 | 4,5 |
| Навоз 10 т/га + N100P50K120 | 4200 | 995 | 623 | 1618 | 2582 | 92,2 | 39 | 1,6 |
Различные системы удобрений оказывали неодинаковое влияние на состояние азотного фонда дерново-подзолистой супесчаной почвы. При длительном применении органических удобрений увеличивалось содержание общего и легкогидролизуемого азота, азота легкоразлагаемого органического вещества и лабильного гумуса, азота, экстрагируемого горячей водой, азотминерализующей и нитрификационной способности почвы. При использовании минеральных удобрений эти изменения были незначительны, а органоминеральная система удобрений по действию на азотное состояние почвы занимала промежуточное положение. Длительное бессменное парование почвы привело к существенному обеднению почвы азотом легкотрансформируемых компонентов органического вещества (табл. 16).
Таблица 16. Влияние длительного применения удобрений на показатели азотного состояния дерново-подзолистой супесчаной почвы
| Вариант | Азот, мг/кг почвы | Азотминерализующая способность, мг N/ кг почвы | ||||||
| общий | минеральный N-NO3 + N-NH4 | легкогидролизуемый по Корн-филду | легкоразлагаемого ОВ, (Nлов) | лабильного гумуса, (Nлаб) | экстрагируемый горячей водой, (Nэгв) | 8 недель | 52 недели | |
| Бессменный чистый пар | 575 100 | 6,0 1,0 | 43 7,3 | 27,0 4,7 | 76 13,0 | 56 9,7 | 14,1 | 15,8 |
| Севооборот | ||||||||
| Без удобрений | 750 100 | 3,9 0,5 | 70 9,3 | 50,6 6,7 | 130 17,3 | 75 10,0 | 18,8 | 44,0 |
| Навоз 20 т/га | 1020 100 | 5,1 0,5 | 94 9,2 | 117,2 11,4 | 156 15,2 | 110 9,8 | 22,3 | 153,5 |
| Навоз 10 т/га + N50P25K60 | 840 100 | 4,9 0,6 | 80,3 9,6 | 68,0 8,1 | 147 17,5 | 84 10,0 | 22,0 | 97,8 |
| N100P50K120 | 770 100 | 6,3 0,8 | 77 10,0 | 66,9 8,7 | 167 21,7 | 89 11,6 | 17,1 | 50,4 |
*) над чертой содержание азота в мг/кг, под чертой - % от суммы
В зависимости от доз удобрений содержание общего азота в пахотном слое почвы составляло 1725-3060 кг/га; запасы азота легкоразралагаемого органического вещества колебались от 81 до 352 кг/га; азота лабильного гумуса – 228-501 кг/га; азота, экстрагируемого горячей водой, - 168-330 кг/га. Отмечена тенденция снижения отношения C/N при использовании минеральной системы удобрений в разлагаемых компонентах органического вещества почвы, что может свидетельствовать об увеличении его подвижности.
Баланс фосфора и фосфатный режим почв. При поступлении с удобрениями 25 кг/га Р2О5 в год баланс фосфора был бездефицитным при всех системах удобрений. С увеличением дозы фосфора до 50 кг/га баланс его становился положительным и составлял 22,0-25,2 кг/га в год, а при внесении 75 кг/га – 46,1 кг/га в год. Вследствие меньшей продуктивности посевов при внесении навоза, по сравнению с минеральными удобрениями, интенсивность баланса фосфора по органической системе удобрений составляла 112-193 %, в то время как по органоминеральной – 105-173 %, минеральной – 106-189 %. Вместе с тем, в отличие от азота, различия в коэффициентах использования растениями фосфора навоза и минеральных удобрений были невелики. Так, при среднегодовой дозе внесения навоза 10 т/га коэффициент использования равнялся 28 %, а при внесении эквивалентного количества минеральных удобрений – 33 %, соответственно при дозе 20 т/га, 19 и 20 %. При сочетании органических и минеральных удобрений коэффициенты использования фосфора составляли 26-34 %. Наблюдалась тесная корреляционная зависимость между коэффициентами использования фосфора удобрений и оплатой их урожаем.
За 34 года проведения опыта содержание подвижного фосфора в почве без применения удобрений практически не изменилось по сравнению с исходным состоянием, несмотря на ежегодный вынос фосфора с урожаем в среднем 17,5 кг/га. При низких исходных запасах подвижного фосфора, усвоение его происходило из менее подвижных форм, а также подпахотных слоев почвы. Этому способствовало систематическое поддерживающее известкование почвы, а также выращивание в севообороте 1 раз в 4 года однолетнего люпина. Об усвоении фосфора из менее подвижных форм, а также подпахотных горизонтов, свидетельствует тот факт, что при длительном применении среднегодовых доз Р25, обеспечивающих интенсивность баланса фосфора 105-112 %,содержание его возросло на 2,3-3,8 мг/100 г почвы.
Внесение с удобрениями Р50 обеспечивало увеличение содержания подвижного фосфора в пахотном слое почвы до 5,3-9,6 мг/100 г, Р75 – до 10,1 мг/100 г.
Начиная с 4-ой ротации севооборота, отмечена стабилизация содержания подвижного фосфора в почве на уровне 4,2-5,5 мг/100г при внесении с удобрениями 25 кг/га фосфора. При внесении более высоких доз содержание фосфора в почве продолжало увеличиваться, хотя и более медленными темпами, чем в начале проведения опыта. Затраты фосфора удобрений (сверх выноса его урожаем) на увеличение содержания фосфора в почве на 1 мг/100г составили в среднем 104 кг.
Под влиянием удобрений произошло существенное увеличение валовых запасов фосфора. Без применения удобрений содержание его составило в среднем по 2 полям 68,2 мг/100 г (0,0682 %). При бездефицитном балансе фосфора (вариант навоз 5 т/га + N25Р12К30) валовое содержание Р2О5 в почве соответствовало содержанию фосфора в почве бессменного чистого пара. С увеличением среднегодовой дозы внесения фосфорных удобрений до 50 кг/га валовое содержание его в почве возрастало на 32-34 %, 75 кг/га – на 40 %. При этом основной прирост содержания фосфора в почве, в том числе и при использовании органической системы удобрений, происходил за счет фракции минеральных фосфатов.
Различные системы удобрений оказывали сходное влияние на фосфатный режим почвы. Отмечено некоторое увеличение содержания рыхлосвязанных фосфатов, а также фосфатов алюминия, по органической системе удобрений, по сравнению с минеральной системой удобрения (табл. 17).
Определение потенциальной буферной способности почвы по отношению к фосфору свидетельствует о повышении доступности остаточного фосфора для растений при длительном применении фосфорсодержащих удобрений. При использовании органической системы удобрений равновесная активность фосфатов выше, а потенциальная буферная способность к фосфору – ниже, чем при применении минеральных удобрений, что обусловливает возможность миграции фосфатов в нижележащие горизонты почвы. Вместе с тем, иллювиальные суглинистые горизонты почвы характеризуются исключительно высокой поглотительной способностью по отношению к фосфору, что препятствует передвижению фосфатов за пределы почвенного профиля (табл. 18).
Таблица 17. Влияние длительного применения удобрений на фракционный состав фосфатов дерново-подзолистой супесчаной почвы, мг/100 г
| Вариант | Валовое содержание фосфора, мг/100 г | Фракции минеральных фосфатов | Отношение рыхлосвязанные.фосфаты + P-Ca P-Al +P-Fe | ||||
| рыхлосвязанные | P-Al | P-Fe | P-Ca | сумма | |||
| Без удобрений | 68,2 | 0,20 1 | 4,2 19 | 10,9 50 | 6,5 30 | 21,80 100 | 0,44 |
| Навоз 5 т/га + N25Р12К30 | 74,2 | 0,25 1 | 8,7 31 | 12,4 45 | 6,4 23 | 27,75 100 | 0,35 |
| Навоз 20 т/га | 91,3 | 0,65 2 | 8,5 30 | 12,5 43 | 7,2 25 | 28,85 100 | 0,38 |
| Навоз 10 т/га + N50Р25К60 | 90,0 | 0,55 2 | 7,7 27 | 12,7 45 | 7,3 26 | 28,25 100 | 0,39 |
| N100Р50К120 | 89,7 | 0,45 2 | 7,2 26 | 12,7 46 | 7,2 26 | 27,55 100 | 0,39 |
| Навоз 10 т/га + N100Р50К120 | 95,8 | 0,59 2 | 7,2 24 | 14,3 48 | 7,6 26 | 29,69 100 | 0,35 |
*) над чертой – содержание Р2О5 в мг/100 г, под чертой – в % к сумме
Таблица 18. Влияние длительного применения удобрений на показатели фосфатной буферной способности почвы
| Варианты опыта | Слой почвы, см | Содержание Р2О5 по Кирсанову, мг/100 г | Равновесная активность фосфатов α Н2РО-4, моль.10-5/л (I) | Фактор «емкости» фосфатов, моль.10-3/г (Q) | Потенциальная буферная способность Q/I |
| Без удобрений | 0-20 | 2,4 | 0,073 | 4,37 | 0,060 |
| N50К60 | 0-20 | 2,3 | 0,041 | 2,97 | 0,072 |
| Навоз 20 т/га | 0-20 | 8,6 | 0,802 | 10,95 | 0,014 |
| N100Р50К120 | 0-20 | 7,2 | 0,233 | 8,89 | 0,038 |
| 60-80 | 0,9 | 0,013 | 28,57 | 2,198 |
О более высокой подвижности фосфатов при использовании органических удобрений свидетельствуют также результаты вегетационного опыта по оценке доступности «остаточных» фосфатов. При относительно близких уровнях содержания подвижного фосфора в почве вынос его растениями по последействию органической системы удобрений возрастал на 64 %, органоминеральной – на 56 %, минеральной – на 31 %.
В лизиметрическом опыте определено, что среднегодовые потери фосфора из пахотного горизонта дерново-подзолистой супесчаной почвы на варианте без удобрений равны 3,7 кг/га. При использовании навоза в дозах 40-80 т/га потери фосфора увеличивались на 2,0-3,6 кг/га, что составляло 0,8-3,2 % от внесенного с удобрениями. Близкие данные были получены при расчете потерь фосфора с внутрипочвенным стоком на основе изменения его валового содержания в почве стационарного опыта. В среднем за год при использовании органической системы удобрений (навоз 20 т/га) терялось 5,9 кг Р2О5/га, минеральной – 2,8 кг/га, органоминеральной – 1,6 кг/га. При использовании в севообороте навоза 10 т/га + N100Р50К120 расчетные потери фосфора составили 12,8 кг/га в год.
Баланс калия и калийный режим почв. Среднегодовой вынос калия с урожаем сельскохозяйственных культур без применения удобрений составил 35,6 кг/га, при использовании N50Р50 он увеличивался до 45,2 кг/га. Применение калийных удобрений в дозе К60 обеспечивало интенсивность баланса 100-101 %, К90 – 135 %, К120 – 167 %, К180 – 215 %. При использовании навоза интенсивность баланса калия была выше, а коэффициент его использования из удобрений ниже, по сравнению с эквивалентным количеством минеральных удобрений, что объясняется более низким уровнем урожайности. Коэффициенты использования растениями калия при внесении N50Р25К60 и навоз 5 т/га + N25Р12К30 были примерно одинаковы (38 и 39%), однако в случае применения удобрений в повышенных дозах усвоение калия на варианте с органоминеральной системой удобрений было на 3 % выше, по сравнению с минеральной.
Потребление калия резко увеличивалось при сочетании его с азотными удобрениями, а также при известковании почвы. Наблюдалась прямая зависимость между уровнем оплаты удобрений урожаем и коэффициентом использования калия из удобрений.
Анализ динамики содержания обменного калия в почве длительного опыта показал, что в течение 10-12 лет произошла стабилизация его запасов на новых уровнях, соответствующих дозам его внесения в почву и выносу с урожаем. Без применения удобрений содержание обменного калия в почве стабилизировалось на уровне 6-7 мг/100 г, при использовании К60 – 11-12 мг/100 г, К90 – 13-14 мг/100 г, К120 – 16-18 мг/100 г, К180 – 23-24 мг/100 г. Различные системы удобрений равноценно влияли на содержание обменного калия в почве. Затраты калийных удобрений (сверх выноса урожаем) на увеличение содержания калия на 1 мг/100 г почвы за период стабилизации его содержания на новом уровне составили в среднем 41 кг.
При дефиците калия происходила его мобилизация из необменных форм. В сумме за 7 ротаций без удобрений баланс калия составил – 997 кг/га, а на варианте N50Р50 – 1264 кг/га или -36 кг/га и - 45 кг/га в год, при этом содержание обменного калия в пахотном слое почвы снизилось на 0,2-1,4 мг/100 г или на 6-42 кг/га. Мобилизация калия из необменных форм могла составить 994-1225 кг/га или 35-44 кг/га в год. С учетом использования калия из подпахотных горизонтов суммарное потребление калия из необменной формы достигло без удобрений 880 кг/га или 31 кг/га в год, при использовании N50Р50 - 1147 кг/га или 41 кг/га в год.
Длительное использование пахотной почвы без внесения калийных удобрений привело к снижению запасов калия и уменьшению его подвижности. По сравнению с чистым паром содержание легкоподвижной формы калия в севообороте снизилось на 24-49 %, обменной – на 27-34 %, необменной – на 10-26 %. Отмечена тенденция снижения валового содержания калия в почве, включая калий минерального скелета, без применения удобрений и при внесении N50Р50.
Применение удобрений способствовало увеличению подвижности калия. Под влиянием повышенных доз удобрений содержание водорастворимого калия возросло в 2,2-2,6 раза, легкоподвижного - в 3,3 - 3,5 раза, обменного - в 2,8-3,1 раза. Содержание необменных форм калия также несколько увеличивалось, однако это увеличение происходило только за счет необменного легкогидролизуемого калия. По сравнению с неудобренной почвой доля обменного калия в валовом содержании возросла с 0,6 до 1,0-1,9 %, а отношение обменного калия к необменному с 0,12 до 0,18-0,36 (табл. 19).
Таблица 19. Содержание различных форм калия в дерново-подзолистой супесчаной почве (в среднем по 2 полям, 6 ротация севооборота)
| Вариант | Формы калия, мг К2О/100 г | Валовое содержание калия, % | Доля обменного калия в валовом содержании, % | |||||
| водорастворимая | легкоподвижная | об-менная | необменная легкогидро-лизуемая по Пчелкину | необменная фиксированная по Гедройцу | силикатная (минеральная) | |||
| Без удобрений | 1,0 | 3,1 | 7,0 | 11,2 | 47,8 | 1035 | 1,101 | 0,6 |
| N50Р50 | 0,7 | 2,1 | 6,3 | 9,9 | 42,0 | 1047 | 1,105 | 0,6 |
| Навоз 10 т/га | 1,3 | 4,9 | 11,0 | 11,0 | 49,3 | 1062 | 1,133 | 1,0 |
| Навоз 5 т/га + N25Р12К60 | 1,2 | 6,0 | 13,7 | 11,1 | 47,7 | 1060 | 1,132 | 1,2 |
| N50Р25К60 | 1,3 | 6,1 | 12,0 | 13,8 | 46,1 | 1049 | 1,121 | 1,1 |
| Навоз 20 т/га | 1,6 | 6,6 | 14,5 | 11,5 | 44,9 | 1179 | 1,250 | 1,2 |
| Навоз 20 т/га + N50Р25К60 | 2,1 | 6,4 | 17,3 | 9,1 | 44,5 | 1166 | 1,237 | 1,4 |
| N100Р50К120 | 2,2 | 9,9 | 20,8 | 12,0 | 45,8 | 1153 | 1,232 | 1,7 |
| Навоз 10 т/га + N100Р50К120 | 2,6 | 10,6 | 22,6 | 15,3 | 46,7 | 1121 | 1,203 | 1,9 |
Наблюдалась прямая зависимость активности ионов калия и калийного потенциала почвы от доз внесения удобрений. При стационарном содержании калия в почве варианта без удобрений величина калийного потенциала почвы составила – 3244 кал/моль, что недостаточно для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Оптимальные значения калийного потенциала, обеспечивающие продуктивность севооборота 40 ц з.ед. и более, равны – 2890-2750 кал/моль, а доля обменного калия в эффективной ЕКО – 6,0-9,8 %. Применение калийных удобрений в высоких дозах приводило к повышению калийного потенциала до – 2583 - 2715 кал/моль, что по шкале Вудраффа свидетельствует об избыточном калийном питании растений. При использовании органических удобрений значения калийного потенциала были на 9 % ниже, по сравнению с применением минеральных удобрений (табл. 20).
Таблица 20. Содержание водорастворимых катионов и калийный потенциал почвы
(в среднем по 2 полям)
| Вариант | Водорастворимый | Относительная активность ионов калия АRО . 10-3 м0,5/л | Калийный потенциал (рК-рСа) | ∆G кал/моль | |
| К+ ммоль/л | Са2+ + Мg2+ ммоль/л | ||||
| Без удобрений | 0,10 | 0,78 | 3,91 | 2,4 | -3244 |
| N50Р50 | 0,08 | 0,60 | 3,81 | 2,4 | -3310 |
| N50Р50К60 | 0,14 | 0,57 | 6,82 | 2,2 | -2959 |
| Навоз 20 т/га | 0,17 | 0,99 | 6,33 | 2,2 | -2999 |
| Навоз 10 т/га + N50Р25К60 | 0,22 | 0,74 | 9,65 | 2,0 | -2750 |
| N100Р50К120 | 0,23 | 0,56 | 10,23 | 2,0 | -2715 |
| Навоз 10 т/га + N100Р50К120 | 0,28 | 0,63 | 12,78 | 1,9 | -2583 |
Анализ изотерм сорбции калия свидетельствует об изменении потенциальной буферной способности к калию в зависимости от генетических свойств почвы и уровня применения удобрений (рис.6).
∆К мг-экв/100 г почвы
Рисунок 6. Изотермы сорбции калия дерново-подзолистой почвой в зависимости от применения удобрений
Без удобрений и при внесении N50Р50 большинство экспериментальных точек кривых лежит выше оси абсцисс, что свидетельствует о большей способности почвы поглощать калий из раствора, чем отдавать его. Содержание лабильного калия (КL) низкое, при этом оно почти полностью совпадает с содержанием обменного калия в 1н уксусно-аммонийной вытяжке. При использовании удобрений наблюдалось значительное увеличение содержания лабильного калия, включая калий специфических позиций. При этом по минеральной системе удобрений содержание лабильного калия было в 1,5 раза выше, по сравнению с органической.
В зависимости от уровня удобренности выделяются 2 вида сорбционных кривых. При дефиците калия (варианты без удобрений и N50Р50) зависимость между ∆К («фактор емкости Q») и АRо («фактор интенсивности I) в широком интервале концентраций калия в почвенном растворе приближается к прямолинейной. При использовании удобрений сорбционные кривые имеют вытянутую S-образную форму, что свидетельствует о наличии двух типов неспецифических обменных позиций. Наибольшим углом наклона кривой сорбции и, следовательно, наиболее высокой потенциальной буферной способностью к калию, характеризуется почва иллювиального горизонта. Применение удобрений способствует снижению ПБСК, что объясняется уменьшением селективности почвы к калию, вследствие насыщения неспецифических обменных позиций. По показателю ПБСК почвы вариантов опыта располагались в следующей последовательности: N100Р50К120 < навоз 20 т/га < N50Р50 < без удобрений, горизонт Апах < без удобрений, горизонт ВDg|| .
В лизиметрическом опыте установлено, что при использовании умеренных и повышенных доз удобрений (40-80 т/га навоза) потери калия из пахотного слоя почвы возрастали, соответственно, на 7,8 и 10,6 кг/га в год, что составляет 12-17 % от внесенной дозы.
Сравнение данных по балансу калия с изменением его содержания в почве свидетельствует, что при положительном балансе калия закрепление его в необменной форме и потери за пределы пахотного слоя составляют 31-46 % от внесенной дозы. Вследствие меньшей урожайности культур по органической системе удобрений закрепление его в необменной форме и потери из пахотного слоя в 1,2 раза выше, по сравнению с минеральной. Сочетание органических и минеральных удобрений приводило к повышению коэффициентов его использования и снижению непроизводительных потерь.
Влияние длительного применения удобрений на микроэлементный состав почвы и растений. Изменения валового микроэлементного состава почвы под влиянием удобрений были незначительны. Отмечена тенденция снижения валового содержания молибдена и меди при использовании минеральной системы удобрений и увеличения содержания марганца при использовании повышенных доз органических и минеральных удобрений.
По содержанию подвижной меди почва длительного стационарного опыта может быть охарактеризована, как среднеобеспеченная, цинка и кобальта – низкообеспеченная, марганца – высокообеспеченная. Применение органических удобрений способствовало увеличению содержания в почве подвижной меди, цинка и марганца, в то время как при использовании минеральной системы удобрений оно было минимальным (табл. 21).
Таблица 21.Влияние длительного применения удобрений на содержание биофильных микроэлементов в дерново-подзолистой супесчаной почве, мг/кг
| Вариант | Cu | Zn | Co | Mo | Mn |
| ^ Валовое содержание | |||||
| Без удобрений | 16 | 30 | 6 | 1,5 | 595 |
| Навоз 20 т/га | 17 | 30 | 6 | 1,6 | 615 |
| Навоз 10 т/га + N50Р25К60 | 18 | 33 | 7 | 1,5 | 630 |
| N100Р50К120 | 15 | 32 | 7 | 1,0 | 640 |
| НСР0,95 | 2,9 | 9,9 | 1,15 | 0,47 | 85,7 |
| ^ Подвижные формы | |||||
| Без удобрений | 2,7 | 0,50 | 0,08 | Не опр. | 106 |
| Навоз 20 т/га | 3,2 | 0,55 | 0,08 | Не опр. | 128 |
| Навоз 10 т/га + N50Р25К60 | 2,3 | 0,44 | 0,08 | Не опр. | 118 |
| N100Р50К120 | 1,8 | 0,42 | 0,08 | Не опр. | 94 |
| НСР0,95 | 1,09 | 0,20 | 0,01 | - | 11,2 |
Отмечена тенденция увеличения содержания кадмия и хрома при использовании удобрений. Более высокий показатель суммарного загрязнения почвы (Zс) токсичными элементами отмечается при использовании органической системы удобрений (табл. 22).
Применение удобрений слабо влияло на содержание биофильных микроэлементов в зерне озимой пшеницы и клубнях картофеля. Наблюдается тенденция снижения содержания Cu, Zn, Mn в зерне при использовании минеральных удобрений, что вероятно связано с их «ростовым разбавлением».
Таблица 22. Влияние длительного применения удобрений на содержание токсичных элементов в дерново-подзолистой супесчаной почве, мг/кг
| Вариант | Pb | Cd | Ni | Cr | As | Показатель суммарного загрязнения Zс | |
| ^ Валовое содержание | | ||||||
| Без удобрений | 18 | 0,23 | 12 | 38 | 6,0 | | |
| Навоз 20 т/га | 18 | 0,40 | 13 | 41 | 5,0 | 2,17 | |
| Навоз 10 т/га + N50Р25К60 | 18 | 0,30 | 13 | 43 | 5,5 | 1,45 | |
| N100Р50К120 | 19 | 0,30 | 14 | 45 | 6,0 | 1,71 | |
| НСР0,95 | 1,06 | 0,18 | 2,54 | 3,50 | 0,69 | | |
| ^ Подвижные формы | | ||||||
| Без удобрений | <0,3 | 0,03 | 0,12 | <0,08 | Не опр. | | |
| Навоз 20 т/га | <0,3 | 0,05 | 0,15 | <0,08 | Не опр. | 1,92 | |
| Навоз 10 т/га + N50Р25К60 | <0,3 | 0,05 | 0,15 | 0,08 | Не опр. | 1,25 | |
| N100Р50К120 | <0,3 | 0,04 | 0,15 | 0,08 | Не опр. | 1,58 | |
| НСР0,95 | | 0,01 | 0,06 | 0,01 | | | |
Проведенными исследованиями установлено также слабое действие удобрений на содержание тяжелых металлов в зерне озимой пшеницы и клубнях картофеля. Содержание Cd, Pb в продукции несколько увеличивалось при внесении повышенных доз минеральных удобрений, а хрома – при использовании навоза, однако абсолютные значения содержания тяжелых металлов были ниже МДУ и ПДК. Характерно, что в сухом веществе картофеля содержание тяжелых металлов (за исключением марганца) было существенно выше, по сравнению с зерном пшеницы, что согласуется с установленной закономерностью количественного распределения тяжелых металлов в растениях: корни > листья или стебли > генеративные органы.